建筑声学研究所（声学发展史之建筑声学）

小君 2022-11-13 02:43:15 109

建筑声学研究所（声学发展史之建筑声学）房间脉冲响应 [3]三、1960 —— 1980：大面积参数化在这一时期，脉冲响应和传递函数被广泛应用到建筑声学，做出突出贡献的有Schroeder和Kuttruff。Schroeder freuqency也在这一时期被提出，根据房间大小和混响时间来判定从哪个频率点开始，房间模态开始大面积堆叠无法区分，呈现出随机性质 [3]。

从上到下的房间响应信号分别是房间：有地板和一面墙添加阻尼；只有地板添加阻尼；无添加阻尼

值得一提的是，在这一期间 (1959年)，我国的声学之父马大猷先生参与了人民大会堂的声学设计。他于1939年在美国声学杂志JASA (The Journal of the Acoustical Society of America)发表的《矩形室内低频简正频率的分布》(Distribution of Eigentones in a Rectangular Chamber at Low Frequency Range)被认为是严格建筑声学的基础，并于60-70年代发明了微穿孔板结构并完善了设计和理论 [2]。

三、1960 —— 1980：大面积参数化

在这一时期，脉冲响应和传递函数被广泛应用到建筑声学，做出突出贡献的有Schroeder和Kuttruff。Schroeder freuqency也在这一时期被提出，根据房间大小和混响时间来判定从哪个频率点开始，房间模态开始大面积堆叠无法区分，呈现出随机性质 [3]。

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房间脉冲响应 [3]

从70年代开始，建筑声学进入了“参数化”时期，清晰度 (Clarity)，早期衰变时间 (EDT Early Decay Time)，Lateral energy fraction (LEF)，Interaural cross correlation (IACC)，美国的Leo Beranek提出的衡量空间感知的强度 (Strength G)，Apparent Source Width (ASW)等等，并给出相应的计算公式。然而通过大量参数的提出和研究，人们发现适中的声级，混响时间和清晰度，并无法保证合格的声学效果。这位后面引入人的主观评价和可听化Auralization埋下了伏笔。

四、1980 —— 现在：电脑时代

随着电脑的发展，人们终于不用再手动计算傅里叶变换分析频谱，也可以逐渐摆脱各种大型测试仪器，比如下图的B&K level recorder。我在博士期间带实验课的时候，依然用的这款仪器测量房间混响时间。纯analog机械能转换，仪器输出端连接的笔在纸条上的路径记录房间能量的decay，再通过尺子测量，计算混响时间。虽然现在看好像弱爆了，但是不得不感叹当年的机械之美，以及其带来的非常简单粗暴但是又异常直观清晰的对知识的理解。

建筑声学研究所（声学发展史之建筑声学）(2)

B&K level recorder [4]第一台1949年投放市场，连续畅销25年

人们终于可以在建筑设计的初期就可以介入声学诉求，各种仿真软件也走入市场，比如CATT，EASE，ODEON等直到现在也是比较普遍的建筑声学软件。这些声学软件优势很明显，可以快速计算各种建筑声学参数，近些年也增加了Auralization功能，既能客观分析物理参数，还能进行主观评价；同时局限性也很明显，大部分软件都是基于几何声学，也就是在前面提到的Schroeder frequency只上的频率区域是准确的，只把声波等效成了没有相位只有强度的粒子，而忽略了低频的波动性。因此，主攻低频仿真的数值声学 (Numerical Acoustics)随着计算机功能的强大也逐渐兴起，比如常用的有限元/边界元 (FEM/BEM)，时域有限差分 (Finite-Difference Time-Domain FDTD)，以及近些年的Pseudo-spectral Time Domain (PSTD)和Discontinuous Galerkin (DG)。然而这些数值方法距离大规模商用还有待计算机计算能力的进一步提升。

在电脑建模时，需要考虑声音传播的三要素，即声源，传播途径和接受者。

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